锂离子电池试验规程—功率型

功率型锂离子电池测试方法目录一、电池静态容量与能量 21.1 标准循环 31.2 室温下电池静态容量与能量测试步骤 31.3 低温下电池静态容量与能量测试步骤 31.4 高温下电池静态容量与能量测试步骤 4二、电池峰值功率、内阻以及开路电压 52.1 峰值功率测试充放电制度 52.2 峰值功率测试数据处理方法 52.3 峰值功率测试步骤 72.3.1 室温下峰值功率测试 72.3.2 非室温下峰值功率测试 8三、电池自放电率及容量衰减 83.1 室温下电池自放电率以及容量衰减 83.2 非室温下电池自放电率以及容量衰减率 9四、冷启动 9五、电荷接受能力 10六、振动 10七、电池充放电库伦效率及能量效率 107.1 电池充放电库伦效率 107.1.1 室温下电池库伦效率测试 107.1.2 低温下电池库伦效率测试 117.1.3 高温下电池库伦效率测试 117.2 电池充放电能量效率 127.2.1 室温下电池充电能量效率 127.2.2 低温下电池充电能量效率 127.2.3 高温下电池充电能量效率 137.2.4 室温下电池放电能量效率 137.2.5 低温下电池放电能量效率 137.2.6 高温下电池放电能量效率 14八、循环寿命和使用寿命 148.1 循环寿命测试方法 148.2 使用寿命测试方法 14本试验方法以电动汽车用锂离子动力蓄电池系统测试规程-第1部分-高功率应用为基础，参考FreedomCAR功率辅助型测试手册、USABC电动车电池测 试手册以及QC/T 743-2006电动汽车用里离子蓄电池测试行业标准而制定，测试 中根据实际情况对各测试规程中的测试方法有所修改。车用锂离子电池分为高功率型锂离子电池和能量型锂离子电池， 本手册对功 率型锂离子电池规定了测试项目和测试方法。 对于功率型锂离子电池，其测试应 该包含以下几项：1）高温、室温和低温下电池静态容量与能量；2）高温、室温和低温下峰值功率、电池充放电内阻以及电池开路电压;3）高温、室温和低温下电池自放电率以及容量衰减；4）冷启动性能；5）电荷接受能力；6）振动；7）高温、室温、低温下电池库伦效率以及能量效率；8）电池循环寿命以及使用寿命测试。 通用测试条件1. 除非特殊说明，否则电池测试环境条件为：温度20C 5C,相对湿度25%85%,大气压力 86kPa106kPa。2. 当测试的目标环境温度改变时，在进行测试前受试装置需要完成环境适应过程：受试装置在新的实验环境温度下静置12h。受试装置是蓄电池系统，则环境适应过程需要关闭电池控制单元。如果在1h内所有测试点的温度变化小于4C,则环境适应过程的静置时间可以缩短。3. 调整SOC至实验目标值（n%）的方法是：按供应商提供的充电方式将蓄电 池包或系统充满电，静置1h，以1C恒流放电（100-n） /100h。每次SOC调 整后，新的测试开始前受试装置需要静置 30mi n。4. 测量装置准确度的要求如下：-电压测量装置 -电流测量装置 温度测量装置 -时间测量装置 尺寸测量装置 质量测量装置不低于0.5级不低于0.5级 1K 0.1% 0.1% 0.1%5. 测试过程中，对充放电装置、温控箱等控制仪器的控制精度要求如下:电压：土 1%电流：土 1%温度：土 2C亠、电池静态容量与能量电池静态容量与能量测试需要测得电池在不同温度下以不同放电倍率放电所能够释放出的容量和能量。（在测试过程中最好能够测得电池表面温度变化）1.1标准循环标准循环在室温下进行，按照先后顺序包括一个标准放电过程和标准充电过 程，其步骤如下：a）标准放电：使用1C放电至供应商规定的放电截止条件；b）静置 30min ；c）标准充电：根据蓄电池供应商提供的充电机制充电；d）静置 30min ；如果标准循环和一个新的测试之间时间间隔长于24小时，则需要重新进行一次标准循环。1.2室温下电池静态容量与能量测试步骤序号内容温度1.进行一个环境适应过程RT2.进行一个标准循环RT3.以1/3C倍率电流放电至供应商规定的放电截止电压RT4.静置30minRT5.标准充电RT6.静置30minRT7.重复步骤36，分别进行03C、1C、2C、5C 8C、10C、12C、15C、18C、20C电流放电，放电截止电压为供应商规定的截止 电压RT8.用电流时间乘积积分可得电池静态容量， 电流电压乘积积分可 得电池静态能量RT1.3低温下电池静态容量与能量测试步骤序号内容温度1.进行一个环境适应过程RT2.进行一个标准循环RT3.电池所处环境温度降低为0C,进行一个环境适应过程0C4.以1/3C倍率电流放电至供应商规定的放电截止电压0C5.电池所处环境温度升高为室温，进行一个环境适应过程RT6.标准充电RT7.重复步骤36，分别进行03C、1C、2C、5C 8C、10C、12C、15C电流放电，放电截止电压为供应商规定的截止电压8.电池所处环境温度降低为-10 c，进行一个环境适应过程-10C9.以1/3C倍率电流放电至供应商规定的放电截止电压-10C10.电池所处环境温度升高为室温，进行一个环境适应过程RT11.标准充电RT12.重复步骤811,分别进行 03C、1C、2C、5C、8C、10C电流放电，放电截止电压为供应商规定的截止电压13.电池所处环境温度降低为-20 C，进行一个环境适应过程-20 C14.以1/3C倍率电流放电至供应商规定的放电截止电压-20 C15.电池所处环境温度升高为室温，进行一个环境适应过程RT16.标准充电RT17.重复步骤1316,分别进行2/3C、1C、2C 5C电流放电，放 电截止电压为供应商规定的截止电压18.用电流时间乘积积分可得电池静态容量， 电流电压乘积积分可 得电池静态能量RT1.4高温下电池静态容量与能量测试步骤序号内容温度1.:进行一个环境适应过程RT2.进行一个标准循环RT3.电池所处环境温度升高为30 C，进行一个环境适应过程30 C4.以1/3C倍率电流放电至供应商规定的放电截止电压30 C5.电池所处环境温度升高为室温，进行一个环境适应过程RT6.标准充电RT7.重复步骤36,分别进行2/3C、1C、2C、5C 8C 10C、12C、15C、18C、20C电流放电，放电截止电压为供应商规定的截 止电压8.:电池所处环境温度升高为40 C，进行一个环境适应过程40 C9.以1/3C倍率电流放电至供应商规定的放电截止电压40 C10.:电池所处环境温度升高为室温，进行一个环境适应过程RT11.:标准充电RT12.重复步骤811,分别进行2/3C、1C、2C 5C、8C、10C 12C、15C、18C、20C电流放电，放电截止电压为供应商规定的截 止电压13.电池所处环境温度升高为50 C，进行一个环境适应过程50 C14.以1/3C倍率电流放电至供应商规定的放电截止电压50 C15.电池所处环境温度升高为室温，进行一个环境适应过程RT16.标准充电RT17.重复步骤1316,分别进行 23C、1C 2C、5C、8C、10C、12C 15C电流放电，放电截止电压为供应商规定的截止电压18.电池所处环境温度升高为60 C，进行一个环境适应过程60 C19.以1/3C倍率电流放电至供应商规定的放电截止电压60 C20.电池所处环境温度升高为室温，进行一个环境适应过程RT21.标准充电RT22.重复步骤1316,分别进行 73C、1C 2C、5C、8C 10C电流放电，放电截止电压为供应商规定的截止电压23.RT用电流时间乘积积分可得电池静态容量，电流电压乘积积分 可得电池静态能量1、电池峰值功率、内阻以及开路电压电池峰值功率、内阻以及开路电压测试需要通过在锂离子电池上运行一种充 放电制度来达到，测试所涉及的温度规定为-10C、0C、室温（20C 5 C）、40 C、 55C。2.1峰值功率测试充放电制度5 ID 1S 2025303&4045505560Tim# s9Q 93 100 105 110WPE 奇J!p illt胆U】一匸Jlno时间增加量S累计时间S电流A0001818Imax405801068-0.75Imax401080其中Imax是供应商提供的电池18S脉冲放电最大电流，图XX是脉冲功率测试充放 电制度2.2峰值功率测试数据处理方法在峰值功率测试试验中需要测量的电压和电流时间S电压V电流A对应电流值A0UoIo00.1U1IoI max2U2I0I max10U3I0I max18U4I0I max58U5I0058.1U6I0-0.75Imax60U7I0-0.75Imax68U8I0-0.75Imax108U9I00450iJ?UeUaI1U9I. fU1UeX出Nl4200掀3002WTima (1）放电内阻计算Q. Is放电内阴少成电内帆1伽放电内隔1關放电内開G)全过穆枚电内阻2）充电内阻计算0. “充电内屁亠h* t P丿2充电内阻*74 + *-ca ei a hi Bit a + a ha*a + 4iii-*iii!iee-|!B4( f j10slE电内腿Ao. 一*8* * i-b -* * * * * * * * (8)生过网克电内闯 f (9)Kr 詁 _TA3) 放电功率计算士放电功丰轉屮=口*厶(10)放电助|率= U2 */, )1血放电功室召証劲=5 * /3(121弘加用|功率张阳=57C13)4) 充电功率计算Q w充电率住1加二乙(I I)告充航功率加=卩厂人U3)10s A 电功率=L-a*ia (16)2.3峰值功率测试步骤室温下峰值功率测试骨口， 序号内容温度1.进行一个环境适应性过程RT2.标准循环RT3.调整 SOC至 90%RT4.记录电池开路电压RT5.执行峰值功率测试制度RT6.重复步骤25，每隔10%SOC执行一次峰值功率测试制度直到SOC=10%RT如果SOC=90%时无法执行峰值功率测试制度，则调整 SOC为80%; 如果SOC=10谢无法执行峰值功率测试制度，则调整为 SOC=20%232非室温下峰值功率测试序号内容温度1.进行一个环境适应性过程RT2.标准循环RT3.调整SOC至90%RT4.调整到合适温度，进行一个环境适应性过程5.记录电池开路电压RT6.执行峰值功率测试制度RT7.重复步骤26,每隔10%SOC执行一次峰值功率测试制度直到SOC=10%RT1、电池自放电率及容量衰减电池在长时间存储的情况下会发生容量减少的现象，这称为自放电；在高低温下存储的电池会发生不可逆的容量损失现象， 这称为容量衰减。需要测试电池 在低温（-20C、0C）,室温（20C 5C）和高温（40C）下存储的电池自放电 以及容量衰减。测试中的电池自放电率要达到5%,偏离太多要调整存储时间。3.1室温下电池自放电率以及容量衰减室温存储下电池容量衰减率C3C13C3序号内容温度1.进行一个环境适应过程RT2.标准循环RT3.标准放电，（放电容量记为C3）RT4.静置30minRT5.调整 SOC至 80%RT6.标准放电，（放电容量记为C6）RT7.静置30minRT8.调整 SOC至 80%RT9.:搁置720hRT10.标准放电，（放电容量记为C10）RT11.标准充电RT12. 1标准循环RT13.标准放电，（放电容量记为C13）RT室温下电池自放电率誉100%3.2非室温下电池自放电率以及容量衰减率序号内容温度1.进行一个环境适应过程RT2.标准循环RT3.将温度设置为目标温度，进行一个环境适应过程（静置J目标温度30mi n)4.标准放电，（放电容量记为C4）目标温度5.将温度设置为室温，进行一个环境适应过程RT6.调整SOC至80%RT7.将温度设置为目标温度，进行一个环境适应过程目标温度8.标准放电，（放电容量记为C8）目标温度9.将温度设置为室温，进行一个环境适应过程RT10.调整 SOC至 80%RT11.将温度设置为目标温度，搁置 720h目标温度12.标准放电，（放电容量记为C12）目标温度13|将温度设置为环境温度，进行一个环境适应过程RT14.标准充电RT15.标准循环RT16.将温度设置为目标温度，进行一个环境适应过程目标温度17.标准放电，（放电容量记为C17）目标温度非室温下电池自放电率普100%非室温存储下电池容量衰减率守100%四、冷启动冷启动是测试电池在低温环境下瞬间提供高功率输出的能力， 对于电池在实 车上的应用来讲是一个非常重要的参数。测试选择的温度为-20C。冷启动测试步骤序号内容温度1.进行一个环境适应过程RT2.标准循环RT3.调整SOC至 20%或者供应商允许的最低 SOCRT4.进行一个环境适应过程-20 C5.恒压放电，持续5s-20 C6.静置10s-20 C7.重复步骤56两次-20 C冷启动功率计算时，先计算每个恒压放电脉冲电池放电功率的平均值， 在计 算三次恒压放电功率平均值。五、电荷接受能力需要测试的是低温、常温以及高温下电池的在不同电流下充电的电荷接受能力序号内容温度1.进行一个环境适应过程RT2.标准循环RT3.标准放电RT4.调整温度为目标温度，进行一个环境适应过程目标温度5.以1/3C的电流充电至供应商规定的充电截止电压目标温度6.调整温度为室温，进行一个环境适应过程RT7.标准放电RT8.调整温度为目标温度，进行一个环境适应过程目标温度9.重复步骤57,分别进行23C 1C 2C 5C、8C 10C、12C、15C的充电目标温度六、振动参考电动汽车用锂离子动力蓄电池系统测试规程 -第1部分-高功率应用， 测试中还需要包括本测试方法第 2条关于峰值功率的测试。七、电池充放电库伦效率及能量效率电池效率是电池系统应用中非常重要的一个参数，在电池建模以及SOC估算等方面是一个非常关键的参数。7.1电池充放电库伦效率电池充放电库伦效率一般都比较高，接近 100%,在很多场合是可以忽略不 计的。本测试中需要对电池的库伦效率进行一种近似的测试， 数据只能提供参考 作用。室温下电池库伦效率测试1.进行一个环境适应性过程RT2.标准循环RT3.标准放电RT4.静置30minRT5.以1/3C电流充电至SOC大致为50%RT6.静置30minRT7.标准放电RT8.放电电何里/充电电何里即为电池在1/3C电流下的库伦效率RT9.重复步骤28,测量电池在 23C、1C、2C、5C 8C、10C、12C、15C下的库伦效率RT低温下电池库伦效率测试序号内容温度1.进行一个环境适应性过程RT2.标准循环RT3.标准放电RT4.进行一个环境适应过程0C5.以1/3C电流充电至SOC大致为50%0C6.静置30min0C7.标准放电0C8.放电电何量/充电电何量即为电池在1/3C电流下的库伦效率0C9.重复步骤18,测量电池在 23C、1C、2C、5C 8C、10C、12C、15C下的库伦效率10.进行一个环境适应性过程RT11.标准循环RT12.标准放电RT13.进行一个环境适应过程-20 C14.以1/3C电流充电至SOC大致为50%-20 C15.静置30min-20 C16.标准放电-20 C17.放电电何量/充电电何量即为电池在1/3C电流下的库伦效率-20 C18.重复步骤1017,测量电池在 23C、1C、2C 5C、8C、10C下的库伦效率高温下电池库伦效率测试序号内容温度1.进行一个环境适应性过程RT2.标准循环RT3.标准放电RT4.进行一个环境适应过程40 r5.以1/3C电流充电至SOC大致为50%40 r6.静置30min40 r7.标准放电40 r8.放电电何量/充电电何量即为电池在1/3C电流下的库伦效率40 r9.重复步骤18,测量电池在 2/3C、1C、2C、5C 8C、10C、12C、15C下的库伦效率7.2电池充放电能量效率电池充放电能量效率测定过程中默认电池的充放电库伦效率为100%，借助于电池开路电压曲线，电池的充放电能量效率可以分别测定得。室温下电池充电能量效率序号内容温度1.进行一个环境适应过程RT2.标准循环RT3.标准放电RT4.静置30minRT5.以1/3C电流充电至供应商规定的充电截止电压RT6.静置30minRT7.重复步骤26，分别进行23G 1C 2C 5C、8C 10C、12C、15C充电RT低温下电池充电能量效率序号内容温度1.进行一个环境适应过程RT2.标准循环RT3.标准放电RT4.进行一个环境适应过程0r5.以1/3C电流充电至供应商规定的充电截止电压0r6.重复步骤15,分别进行23G 1C 2C 5C、8C 10C、12C、15C充电7.进行一个环境适应过程RT8.标准循环RT9.标准放电RT10.进行一个环境适应过程-20 r11.以1/3C电流充电至供应商规定的充电截止电压-20 C12.重复步骤711，分别进行2/3C、1C、2C、5C、8C、10C充电723高温下电池充电能量效率序号内容温度1.进行一个环境适应过程RT2.标准循环RT3.标准放电RT4.进行一个环境适应过程40 C5.以1/3C电流充电至供应商规定的充电截止电压40 C6.重复步骤15,分别进行23G 1C 2C 5C、8C 10C、12C、15C充电724室温下电池放电能量效率序号内容温度1.进行一个环境适应过程RT2.标准循环RT3.以1/3C电流放电至供应商规定的放电截止电压RT4.静置30minRT5.重复步骤24，分别进行23G 1C 2C 5C、8C 10C、12C、 15C、18C、20C 放电RT725低温下电池放电能量效率序号内容温度1.进行一个环境适应过程RT2.标准循环RT3.进行一个环境适应过程0C4.以1/3C电流放电至供应商规定的放电截止电压0C5.重复步骤14，分别进行23G 1C 2C 5C、8C 10C、12C、 15C、18C、20C 放电6.进行一个环境适应过程RT7.标准循环RT8.进行一个环境适应过程-20 C9.以1/3C电流放电至供应商规定的放电截止电压-20 C10.重复步骤69，分别进行23G 1C 2C 5C、8C 10C、12C、15C放电726高温下电池放电能量效率序号内容温度1.进行一个环境适应过程RT2.标准循环RT3.进行一个环境适应过程40 r4.以1/3C电流放电至供应商规定的放电截止电压40 r5.重复步骤14，分别进行23G 1C 2C 5C、8C 10C、12C、 15C、18C、20C放电八、循环寿命和使用寿命电池的寿命分为循环寿命和使用寿命，循环寿命是检测电池寿命长短的一个 基本参数，在测试过程中要报告电池的开路电压、 静态容量、效率、内阻等参数。电池的使用寿命是模拟电池在实车应用中的工作寿命， 在测试的过程中固定 电池的SOC在一范围之内，执行使用寿命测试的充放电制度，这一充放电制度 由实车运行中国城市典型工况所得。测试过程中当SOC超出设定的范围要对电池进行充放电调整。8.1循环寿命测试方法序号内容温度1.进行一个环境适应性过程RT2.标准循环RT3.静置30minRT4.电池重复1C充放电RT5.每100个循环，电池进仃一组性能检测测试， 包括静态容量、 峰值功率、效率测试RT6.电池容量小于80%额定容量之后认为电池寿命结束8.2使用寿命测试方法由中国城市公交工况下电池功率曲线，简化出功率型锂离子电池使用寿命充 放电制度。选定电池工作SOC范围为40%60%。不断执行电池使用寿命充放电 制度，如果电池SOC超出设定的范围则调整SOC电池每天执行使用寿命充放电 制度的时间在10h左右，每30天进行一组性能检测测试，包括静态容量、峰值 功率、效率测试，当电池容量小于 80%额定容量之后认为电池寿命结束。